Владельцам современных машин процедура регулировки клапанов практически не знакома, но для автомобилистов, заставших советские автомобили и ранние иномарки, регулировка тепловых зазоров была привычным делом. Сейчас же эта довольно простая, но очень важная составляющая обслуживания двигателя автоматизирована — как раз с помощью гидрокомпенсаторов. Объясняем, что они из себя представляют.
Что такое гидрокомпенсаторы
Четырёхтактные двигатели внутреннего сгорания имеют впускной и выпускной клапаны. Первый отвечает за наполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью, второй — за вывод отработавших газов. Управляет открытием и закрытием клапанов распределительный вал. На нём в определённой последовательности расположены выступы, которые называются кулачками — в процессе работы двигателя они вращаются, оказывая давление на клапан, чтобы тот открылся. Когда давление снимается, клапан закрывается под действием пружины.
Все составляющие двигателя выполнены из металлических сплавов, и в процессе его работы происходит нагревание деталей. Но с ростом температуры неизбежно и их расширение — это свойство любого металла. Оно, в свою очередь, приводит к изменению линейных размеров и формы клапанов. И пусть эти изменения незаметны невооружённым глазом, они присутствуют всегда.
Чтобы клапаны в двигателе могли свободно двигаться и плотно закрываться, инженеры на стадии проектирования закладывают в систему тепловые зазоры, компенсирующие колебания размеров. Причём визуально зафиксировать их невозможно — речь идёт о десятых и даже сотых долях миллиметра, которые удастся измерить только на холодном двигателе. На прогретом моторе тепловые зазоры «уходят», а по мере остывания агрегата они постепенно увеличиваются, пока не дойдут до своих заводских значений.
Так для чего же нужны гидрокомпенсаторы в двигателе? Чтобы избавить автомобилистов от рутинной операции по регулировке тепловых зазоров вручную. Раньше необходимо было делать это с периодичностью в десятки тысяч километров. Водителю предстояло либо самостоятельно заняться обслуживанием мотора, либо доверить автомобиль механикам. А гидрокомпенсаторы автоматически компенсируют тепловой зазор между распредвалом и клапаном во время работы двигателя.
В народе их часто называют просто «гидриками». Эти детали располагаются в газораспределительном механизме двигателя. У моторов с одним распредвалом в головке (система SOHC, Single OverHead Camshaft) компенсатор обычно служит опорой рычага («коромысла»), передающего усилие от вала к клапану. В двигателях с парой распредвалов (DOHC, Double OverHead Camshaft) гидрокомпенсаторы часто выполнены в виде цилиндрических толкателей («стаканов») самих клапанов.
Как устроен гидрокомпенсатор
В зависимости от конфигурации двигателя «гидрик» может выглядеть по-разному, но принципиально устройство гидрокомпенсатора неизменно — это заключённые в корпус плунжер, поршень с обратным шариковым клапаном и возвратная пружина. Принцип работы гидрокомпенсаторов клапанов почти такой же, как у обычного шприца.
Когда распредвал не оказывает давления на клапан, в гидрокомпенсаторе разжимается пружина, выдвигая плунжер, а в освободившееся пространство через клапан начинает поступать моторное масло. Когда «гидрик» заполнен маслом так, что выбран весь тепловой зазор, шариковый клапан запирается и деталь готова передавать усилие от распределительного вала на клапан в цилиндре.
При повороте распредвала кулачок давит на гидрокомпенсатор, заполненный маслом, а поскольку жидкость не сжимается, то «гидрик» передаёт усилие от распредвала на клапаны, заставляя их открываться или закрываться. В ходе этого движения из плунжера уходит часть масла, возвращая необходимый зазор между кулачком распредвала и гидрокомпенсатором. И этот процесс продолжается без остановки, всё время работы двигателя. Причём объём масла в плунжере постоянно меняется, что позволяет автоматически подстраивать тепловой зазор под необходимую величину.
Ещё гидрокомпенсаторы способны компенсировать естественный износ деталей газораспределительного механизма (к слову, подробно об устройстве ГРМ мы уже рассказывали). Это особенно важно для автомобилей с большим пробегом. Кроме того, механизм газораспределения с компенсаторами работает тише, чем без них, — ведь в отсутствие зазора между клапаном и кулачком вала не происходит их соударения. Увы, гидрокомпенсатор в некоторых случаях может и сам издавать лишние звуки.
Почему стучат гидрокомпенсаторы
Итак, одна из задач «гидриков» — снижать шум двигателя, но если в районе клапанной крышки появляется характерный цокот, то вероятны проблемы с гидрокомпенсаторами. Иногда их можно решить минимальными усилиями, иногда — только ремонтом или заменой деталей.
Причём шум может появляться как на холодном двигателе, сразу после его запуска, так и на прогретом моторе. И в зависимости от этого причины посторонних звуков различаются.
Если гидрокомпенсаторы стучат на холодном двигателе, есть два вероятных сценария:
- В двигатель может быть залито масло, не подходящее мотору по вязкости.
- Моторное масло давно не менялось — отложения и грязь забили гидрокомпенсаторы, и они перестали работать.
Если гидрокомпенсаторы стучат на горячем двигателе, проблема может быть в следующем:
- Износ деталей гидрокомпенсаторов, из-за которых они не могут удерживать внутри нужный объём масла.
- Низкий или чрезмерно высокий уровень моторного масла либо проблемы с системой смазки (неисправный насос или грязный масляный фильтр).
При этом нормальным считается шум после пуска двигателя, который по мере прогрева исчезает. Но если «гидрики» продолжают стучать, то наиболее вероятны какие-то из вышеописанных проблем или же непосредственно поломка самого гидрокомпенсатора — это механическое устройство, которое тоже может выйти из строя.
Понимая, как работают гидрокомпенсаторы, можно догадаться, что особого «ухода» они не требуют. Для того, чтобы их работа была стабильной на протяжении многих тысяч километров, достаточно просто регулярно менять моторное масло и выбирать для заливки в двигатель, во-первых, не контрафакт, во-вторых, соответствующий требованиям автопроизводителя продукт.
При появлении подозрительного стука у клапанной крышки стоит заехать на сервис — в большинстве случаев замены масла и масляного фильтра хватает для устранения проблем. Но если затянуть с поездкой на СТО, можно приговорить не только «гидрики», но и распредвал с клапанами, а то и с головкой блока цилиндров.
Плюсы и минусы гидрокомпенсаторов
Ключевой плюс «гидриков», благодаря которому они и получили повсеместное распространение, — снижение трудозатрат на обслуживание автомобиля. Отказ от необходимости проводить регулярную корректировку теплового зазора клапанов существенно упрощает эксплуатацию машины, а заодно хоть немного, но экономит силы, время и деньги водителя.
Правда, гидрокомпенсатор — это отнюдь не идеальное решение для двигателей с системой регулировки высоты подъёма клапанов, поскольку такая технология не лучшим образом сочетается с «гидриками». Кроме того, гидрокомпенсаторы не уживаются с высокооборотистыми моторами, которым мешает пусть и минимальная, но всё же инертность поступления и выхода масла из плунжера. Поэтому производители суперкаров и автомобилей с двигателями, для которых высокие обороты — нормальный рабочий режим, используют другие решения.
Но при этом «гидрики» были и остаются оптимальным вариантом для массовых моделей, которым они обеспечивают исключительно преимущества и почти не снижают их эксплуатационных свойств.